健康·安全·环境
第41卷第2期 2011年2月
涂料工业
PAINT&COATINGS INDUSTRY
丙烯酸改性环氧水性树脂合成工艺的优化研究
Vol.41No.2 Feb.2011
敏"，朱华，林怡雯"，甘复兴2（1．武汉大学资源与环境科学学院环境工程系，刘
武汉430072；2，中国科学院金属腐蚀与防护国家重点实验室，沈阳110015）
摘要：在详细分析酯化工艺制各丙烯酸改性环氧树脂合成路线的基础上，讨论了两步酯化工艺的可行性和必要性；并对两步酯化工艺中的两个关键步聚进行了详细研究。通过对酯化过程中环氧基团开环过程的控制，得到了环氧树脂单酯化过程中催化剂的最佳用量为0.2%（相对于总质量）、最佳反应时间为105min；同时通过凝胶渗透色谱对产物数均相对分子质量的测定，得出自由基聚合反应过程中引发剂和链转移剂用量与聚合树脂相对分子质量之间的关系；并由此制备出具有一定功能官能团数量、最佳相对分子质量和链结构的丙烯酸改性环氧树脂。最后，通过对该树脂的性能测试证实该方法所合成树脂综合性能优良。
关键词：环氧丙烯酸；酯化；相对分子质量；水性树脂；环氧当量；合成工艺中图分类号：TQ630.4
文献标识码：A
文章编号：02534312(2011)02004205
Study on Optimized Synthetic Process of Acrylate
ModifiedWaterborneEpoxyResin Liu Min', Zhu Hua', Lin Yiwen', Gan Fuxing'-2
(1. School of Resource and Enzironmental Science, Wuhan Unizersity, Wuhan 430072, China 2. State Key Laboratory for Corrosion and Protection of Metals, Shenyang 110015, China)
Abstract : This article has described the feasibility and necessity of a two step esterification process for the preparation of acrylate modified epoxy resin, was discussed in details. Besides, two cricial steps in the esterification process were also studied in detail. By controlling the ring open process of epoxy during the esterification, it was found that the optimum catalyst dosage in the epoxy mono esterification process was 0. 2% and the most appropriate reaction time was 105 min. Besides, by measuring the number average mo-lecular weight( M,) of the resin by GPC, the relation between M, and the concentrations of initiator and the chain transfer agent used in the acrylic radical polymerization process. With the method mentioned above, the resin containing a certain amount of functional groups, best M, and chain structure was synthsized. Fi-nally, the modified resin performed well rerified by resin performance tests.
Key Words: epoxy acrylate; esterification; molecular weight; epoxy equivalent; waterborne resin; syn-thetic process
高分子树脂实现水性化后，往往导致一些性能和工艺方面的缺点。近年来，许多研究者开展了多种树脂的复合研究，即采用接枝、酯化或聚合等化学反应过程将2种以上的树脂复合，取长补短，进一步提升水性树脂的综合性能。
其中环氧树脂和聚丙烯酸酯树脂作为使用量大、性能互补性强的两类树脂，其复合技术被广泛关注。1981年Mat-thews等"曾报道将聚合后的丙烯酸树脂在权胺的参与下和环氧树脂反应，最终形成富含羧基基团的透明环氧丙烯酸树脂（其中环氧树脂至少占聚合物总质量的40%）。涂料性能测试表明这种方法制备的水性复合乳液，具有良好的附着力、
[基全项目】国家自然科学基全资助项目(50771111) 42
机械强度、耐污染性和耐溶剂性。与自由基接枝法相比，产物相对分子质量更大，几乎没有游离的小分子。该方法通常被称之为酯化法，该法工艺简单，具有工业化前景。但反应的条件如果控制不好，将会导致凝胶，限制了其工业推广。而之所以出现凝胶化，是由于反应体系中的催化剂权胺和丙烯酸的基均可促使环氧基团开环，易形成三维网络而凝胶化。但是，也有研究证实，通过控制聚合条件，是可控制酯化反应程度，而避免凝胶的，如Ting等(")推测胺与羧基成盐，并随相对分子质量增加使产物从落剂中析出，形成非均相的胶体，避免了进一步反应产生凝胶。Spencer3]认为叔胺和羧基是竞争关